다중경로와 다중설명코딩을 활용한 OLSR 확장

초록

본 논문은 OLSR 프로토콜에 다중경로 라우팅과 다중설명코딩(MDC)을 결합한 MP‑OLSR을 제안한다. 토폴로지를 주기적으로 탐지하되 라우팅 테이블은 필요 시에만 계산하고, 소스 라우팅과 경로 복구 메커니즘을 도입한다. 또한 Mojette 변환 기반 MDC를 이용해 패킷을 여러 서브스트림으로 분할·중복 전송함으로써 무선 네트워크의 불안정성을 보완한다. NS‑2 시뮬레이션과 Linux 기반 구현을 통해 전송 성공률과 부하 분산 효과를 검증하였다.

상세 분석

MP‑OLSR은 기존 OLSR의 주기적 HELLO·TC 교환 메커니즘을 유지하면서, 라우팅 테이블을 항상 유지하지 않고 데이터 전송 요구가 있을 때만 다중경로를 계산한다는 점에서 계산 오버헤드를 크게 절감한다. 다중경로 탐색은 “Multipath Dijkstra Algorithm”을 사용해, 첫 번째 최단경로를 찾은 뒤 해당 경로의 링크 비용을 함수 fₚ와 fₑ에 따라 증가시켜 다음 경로가 겹치지 않도록 유도한다. fₚ는 경로에 포함된 아크의 비용을, fₑ는 경로에 인접한 아크의 비용을 조정함으로써 링크‑disjoint 혹은 노드‑disjoint 경로를 선택적으로 생성할 수 있다. 실제 네트워크가 희소할 경우 키 노드를 삭제하면 경로가 끊길 위험이 있으므로 비용 증가 방식이 보다 유연하게 동작한다.

소스 라우팅 방식은 패킷 헤더에 전체 홉 리스트를 삽입해 중간 노드가 단순히 다음 홉을 확인하도록 하여 경로 제어를 강화한다. 그러나 토폴로지 변화에 따른 라우팅 오류를 방지하기 위해 “경로 복구(route recovery)”를 도입하였다. 중간 노드가 헤더에 명시된 다음 홉을 이웃으로 발견하지 못하면 즉시 로컬에서 새로운 최단경로를 재계산하고 패킷을 전송한다. 이는 링크‑layer 피드백(MAC RET)과 결합될 때 빠른 링크 실패 탐지와 재라우팅을 가능하게 하여 전송 성공률을 크게 향상시킨다.

MDC 부분에서는 Mojette 변환을 이용해 원본 데이터를 N개의 독립적인 설명(description)으로 분할한다. 각 설명은 원본보다 작으며, 최소 M개의 설명만 수신하면 원본을 완전 복원할 수 있다. 변환은 단순 덧셈만으로 구현 가능하고 역변환이 정확히 가능하므로 연산 부하가 낮다. 다만 전체 패킷 수가 증가할 위험이 있어, 일정 크기의 전송 버퍼에 쌓인 여러 원본 패킷을 한 번에 MDC 처리하는 “버퍼 기반” 방식과, M개의 설명을 원본 그대로 전송하는 “시스템적 구성”을 제안한다.

MDC의 중복 정도는 경로의 안정성에 따라 동적으로 할당한다. 물리계층에서는 비트 오류율(BER)을, 네트워크계층에서는 각 경로의 FIFO 버퍼 길이(Bᵢ)를 측정해, 가장 긴 버퍼를 가진 경로에 더 많은 중복을 부여한다. 또한 응용계층에서는 기대 품질 E